Cyclone - Définition et Explications

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Introduction

Cyclone extratropical qui a donné une tempête de neige en février 2004 sur les provinces de l'Atlantique du Canada
Cyclone tropical Ivan, 7 septembre 2004

Un cyclone (du grec kyklos, cercle) est un terme météorologique qui désigne une grande zone où l'air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et...) atmosphérique est en rotation autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne...) d'un centre de basse pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée...) local. On parle également de dépression et de système cyclonique. Par extension, la circulation cyclonique est la direction que prendra le flux (Le mot flux (du latin fluxus, écoulement) désigne en général un ensemble d'éléments...) d'air autour d'une dépression ou d'un creux barométrique, soit anti-horaire dans l'hémisphère nord (Le nord est un point cardinal, opposé au sud.) et horaire dans celui du sud (Le sud est un point cardinal, opposé au nord.). Même si toute dépression peut être appelée un cyclone, ce terme est le plus souvent réservé à certains types particuliers de systèmes qui se forment au-dessus des eaux chaudes des mers tropicales, les cyclones tropicaux. On applique également le suffixe cyclone à certains phénomènes de très petites échelles où une rotation se produit.

Origine du terme

Le terme cyclone, appliqué aux cyclones tropicaux, a été forgé par le capitaine de marine anglais Henry Piddington (1797–1858) à la suite de ses études sur la terrible (Le Terrible était un vaisseau de ligne de 2e rang et de 78 canons, dessiné par François Coulomb,...) tempête (Une tempête est un phénomène météorologique violent à large...) tropicale de 1789 qui avait tué plus de 20 000 personnes dans la ville (Une ville est une unité urbaine (un « établissement humain » pour...) côtière indienne de Coringa. En 1844, il publia ses travaux sous le titre The Horn-book for the Law of Storms for the Indian and China Seas. Les marins du monde (Le mot monde peut désigner :) reconnurent la grande qualité de ses travaux et le nommèrent président de la Marine Court of Inquiry de Calcutta. En 1848, dans une nouvelle version agrandie et complétée de son livre The Sailor's Horn-book for the Law of Storms, ce pionnier de la météorologie (La météorologie a pour objet l'étude des phénomènes atmosphériques...) compara le phénomène météorologique à un serpent s'enroulant en cercle (Un cercle est une courbe plane fermée constituée des points situés à égale...), «kyklos» en grec, d'où cyclone.

Types de cyclones

Il existe plusieurs types de cyclones suivant le lieu où ils se forment.

Les cyclones tropicaux

Boucle radar (Le radar est un système qui utilise les ondes radio pour détecter et déterminer la...) montrant l'arrivée de l'ouragan Katrina (L’ouragan Katrina est un des ouragans les plus puissants à avoir frappé les...) en Louisiane (Source: NOAA)

Les cyclones tropicaux, aussi nommés ouragans dans l'Atlantique nord, le golfe (Un golfe (italien golfo, grec kolpos, pli) est une partie de mer avancée dans les terres, en...) du Mexique et l'est du Pacifique nord ou typhon dans l'ouest (L’ouest est un point cardinal, opposé à l'est. C'est la direction vers laquelle se...) du Pacifique nord et la Mer de Chine méridionale (La mer de Chine méridionale (en chinois : Nan Hai ?? / ??, soit littéralement: « mer...), se forment au-dessus des eaux chaudes des mers tropicales et puisent leur énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la...) dans la chaleur latente (L'enthalpie de changement d'état, molaire ou massique, correspond à la quantité de chaleur...) de condensation (La condensation est le nom donné au phénomène physique de changement d'état de la matière qui...) de l'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les...).

Plusieurs conditions sont nécessaires à la formation d'un tel cyclone :

  • La température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et...) de la mer (Le terme de mer recouvre plusieurs réalités.) doit être supérieure à 26 °C, sur une profondeur d'au moins 50 mètres, à l'endroit de la formation de la dépression qui deviendra cyclone.
  • Être suffisamment éloigné de l'équateur pour que la force de Coriolis (La force de Coriolis est une force inertielle agissant perpendiculairement à la direction du...) puisse agir (5 à 10 ° de latitude).
  • Les vents aux différents niveaux de l'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :) doivent être de direction et de force (Le mot force peut désigner un pouvoir mécanique sur les choses, et aussi, métaphoriquement, un...) homogènes dans la zone de formation du cyclone. Si les vents de haute altitude (L'altitude est l'élévation verticale d'un lieu ou d'un objet par rapport à un niveau...) soufflent de manière très différente (En mathématiques, la différente est définie en théorie algébrique des...) des vents de basse altitude, la formation du cyclone sera contrariée.

Le dégagement de chaleur (Dans le langage courant, les mots chaleur et température ont souvent un sens équivalent :...) latente dans les niveaux supérieurs de la tempête élève la température à l'intérieur du cyclone de 15 à 20 °C au-dessus de la température ambiante dans la troposphère (La troposphère est la partie de l'atmosphère terrestre située entre la surface du globe et une...) à l'extérieur du cyclone. Pour cette raison, on dit des cyclones tropicaux qu'ils sont des tempêtes à « noyau chaud ». Notons toutefois que ce noyau chaud n'est présent qu'en altitude - la zone touchée par le cyclone à la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a...) est habituellement plus froide de quelques degrés par rapport à la normale, en raison des nuages et de la précipitation (En météorologie, le terme précipitation désigne des cristaux de glace ou des...).

L'intensité du cyclone est déterminée par la force du vent (Le vent est le mouvement d’une atmosphère, masse de gaz située à la surface...) maximum qu'il engendre, car c'est le paramètre (Un paramètre est au sens large un élément d'information à prendre en compte...) le plus facile à estimer et qui caractérise bien les destructions potentielles. Dans l'Atlantique Nord, on utilise comme critère le vent moyen sur une minute ( Forme première d'un document : Droit : une minute est l'original d'un...). Si le vent est inférieur à 34 nœuds (63 km/h), c'est une dépression tropicale. Si le vent est compris entre 34 et 63 nœuds (117 km/h), c'est une tempête tropicale, et le cyclone reçoit alors un nom. Si le vent soutenu dépasse 64 nœuds (118 km/h), c'est un ouragan. Des variations de cette classification sont utilisées dans le Pacifique et l'Océan Indien (L’océan Indien s'étend sur une surface de 75 000 000 km². Il est limité au nord...). L'échelle utilisée pour les cyclones tropicaux, incluant les ouragans, est l'échelle de Saffir-Simpson. Elle reprend la force des vents là où l'échelle de Beaufort s'arrête, soit Ouragan qui est Force 12 sur 12 dans l'échelle de Beaufort est égal à la Catégorie 1 de 5 sur l'échelle de Saffir-Simpson.

L’Organisation météorologique mondiale (OMM) a homologué début 2010 le record du vent le plus violent jamais observé scientifiquement, mais non reliés aux tornades, de 408 km/h le 10 avril 1996 à l'Île (Une île est une étendue de terre entourée d'eau, que cette eau soit celle d'un cours d'eau, d'un...) de Barrow (Australie-Occidentale) lors du passage du cyclone Olivia. Le précédent record de 372 km/h observé scientifiquement datait d'avril 1934 au sommet du Mont Washington (New Hampshire) aux États-Unis.

Les cyclones extratropicaux

Carte météorologique fictive d'un cyclone extratropical (Un cyclone extratropical, parfois nommé cyclone des latitudes moyennes, est un système...) affectant la Grande-Bretagne (La Grande-Bretagne (en anglais Great Britain) est une île bordant la côte nord-ouest de...) et l'Irlande

Un cyclone extratropical, parfois nommé cyclone des latitudes moyennes, est un système météorologique de basse pression, d'échelle synoptique, qui se forme entre la ligne des tropiques et le cercle polaire. Il est associé à des fronts, soit des zones de gradients horizontaux de la température et du point (Graphie) de rosée, que l'on nomme aussi "zones baroclines". Pour cette raison, ils sont dit à « noyau froid » car le centre du système se situe du côté froid (Le froid est la sensation contraire du chaud, associé aux températures basses.) des fronts et la tropopause (La tropopause est la limite supérieure de la troposphère et la limite inférieure de la...) plus basse (froide) que les régions à l'extérieur du système.

Les cyclones extratropicaux ont donc des caractéristiques différentes des cyclones tropicaux, et des cyclones polaires plus au nord, qui sont alimentés par la convection (La convection est un mode de transfert d'énergie qui implique un déplacement de...). Ils sont en fait les dépressions météorologiques qui passent quotidiennement sur la majorité du globe. Avec les anticyclones, ils régissent le temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le...) sur la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance...), produisant nuages, pluie (La pluie désigne généralement une précipitation d'eau à l'état...), vents et orages.

Les cyclones subtropicaux

Les cyclones subtropicaux sont des cyclones extratropicaux qui présentent certaines des caractéristiques des cyclones tropicaux, comme par exemple un cœur devenant chaud. Ils se forment généralement au-delà des tropiques, jusqu'à une latitude (La latitude est une valeur angulaire, expression du positionnement nord-sud d'un point sur Terre...) de 50°(nord et sud). En effet, on y retrouve une activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.) orageuse autour de son centre qui tend à lui former un cœur chaud mais on le retrouve dans une zone frontale faible. Avec le temps, la tempête subtropicale peut devenir tropicale.

Les cyclones polaires

Un cyclone polaire est un système dépressionnaire de large envergure (L'envergure est la distance entre les extrémités des ailes. Le terme est valable pour...) passant dans les régions arctiques et antarctiques. Ce sont des systèmes de 1 000 à 2 000 km qui prennent naissance dans les hautes latitudes, zones où les contrastes thermiques sont importants le long du front arctique (L’Arctique est la région entourant le pôle nord de la Terre, à l’intérieur et aux...). .

Dépression polaire

Dépression polaire sur la mer de Barents (La mer de Barents est la mer de l'océan Arctique qui est située au nord de la Norvège et de la...) le 27 février 1987

Un phénomène analogue aux cyclones tropicaux existe sur l'océan Arctique (L'océan Arctique, ou océan glacial Arctique, s'étend sur une surface de...), qu'on appelle dépression polaire.

Ces dépressions peuvent être plus violentes que les cyclones tropicaux mais de taille plus réduites. Elles ont de 100 à 400 km de diamètre (Dans un cercle ou une sphère, le diamètre est un segment de droite passant par le centre...) avec des vents de forces d'ouragans, se développant comme des bombes et durant une paire (On dit qu'un ensemble E est une paire lorsqu'il est formé de deux éléments distincts...) de jours (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la...) seulement. Ces systèmes dépressionnaires prennent naissance dans les zones de contrastes thermiques importants comme à la bordure de la zone des glaces avec la mer (Le terme de mer recouvre plusieurs réalités.) ouverte alors que de l'air très froid passe en altitude. Elles peuvent donner des conditions de poudrerie et de blizzard très localisées.

Par contre, elles ont beaucoup moins d'impact puisque dans les régions polaires, la densité (La densité ou densité relative d'un corps est le rapport de sa masse volumique à la...) de population humaine et animale est très faible. Sur les images satellites (Satellite peut faire référence à :), les nuages s'enroulent autour du centre comme pour un ouragan ou un typhon. Des sondes lâchées par des avions de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue...) montrent un cœur chaud comme dans ces derniers.

Extrapolations du terme

Les mésocyclones

Les mésocyclones ne sont pas des systèmes dépressionnaires mais plutôt une rotation imbriquée dans un orage (Un orage, de l'ancien français ore qui signifiait vent, est une perturbation...) (cumulonimbus).

En effet, le changement des vents entre la surface et le sommet de la couche limite (La couche limite est une zone d'interface entre un corps et le fluide environnant lors d'un...) de friction de l'atmosphère (moins de 2 km d'épaisseur) donne une rotation horizontale des vents. Pensons à une gigantesque éolienne (Une éolienne est un dispositif qui utilise la force motrice du vent. Cette force peut être...) qui subirait plus de vents d'ouest à son sommet qu'à sa base, ses pales se mettent donc à tourner car celles du haut subissent une plus grande force que celles du bas.

Le courant ascendant sous un orage va changer l'axe de cette rotation pour le rendre vertical (Le vertical (rare), ou style vertical, est un style d’écriture musicale consistant en...). Lorsque cela se produit, on peut observer visuellement, ou sur les données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent...) Doppler d'un radar météorologique (Un radar météorologique est un type de radar utilisé en météorologie pour...), que certaines parties du nuage (Un nuage est une grande quantité de gouttelettes d’eau (ou de cristaux de glace) en...) sont en rotation.

Un mésocyclone n'est pas une tornade (Une tornade (de l'espagnol tornado, dérivé du verbe tornar, tourner) est un vortex...). Le resserrement de sa rotation, par des conditions particulières de circulation des vents autour de l'orage, peut cependant mener à la formation d'une tornade sous l'orage. Cela est identique à l'accélération (L'accélération désigne couramment une augmentation de la vitesse ; en physique,...) de la rotation d'un patineur lorsqu'il ramène ses bras vers son corps.

Les tornades

Basculement (Le basculement, dans le domaine de l'astronautique, est l'inclinaison progressive d'un véhicule...) du vortex par le courant ascendant. (Source: NOAA)

Une tornade n'est pas un cyclone car elle n'est pas un système dépressionnaire. Elle est en fait un vortex (tourbillon) de vents extrêmement violents, prenant habituellement naissance à la base des cumulonimbus (Le cumulonimbus, de la famille des cumulus, est le nuage qui présente la plus grande extension...), les nuages orageux, mais occasionnellement sous des nuages convectifs plus mineurs. Trois éléments sont nécessaires à la formation d'une tornade : un cisaillement des vents dans les premiers kilomètres (Le mètre (symbole m, du grec metron, mesure) est l'unité de base de longueur du Système...) de l'atmosphère, un courant ascendant important dû à la poussée (En aérodynamique, la poussée est la force exercée par le déplacement de l'air...) d'Archimède (Archimède de Syracuse (en grec ancien :...) dans une masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un...) d'air instable et une configuration des vents de surface qui puisse servir à concentrer la rotation verticale (La verticale est une droite parallèle à la direction de la pesanteur, donnée notamment par le...). Un quatrième élément est utile mais pas toujours présent: un courant descendant dans la précipitation. Le cisaillement de bas niveau crée une rotation dans l'axe horizontal (Horizontal est une orientation parallèle à l'horizon, et perpendiculaire à la...). Quand cette rotation entre en interaction (Une interaction est un échange d'information, d'affects ou d'énergie entre deux agents au sein...) avec un fort courant ascendant, l'axe horizontal peut basculer et devenir une rotation autour d'un axe vertical (image à gauche). La rotation sera concentré ensuite par la circulation de surface, comme une patineur en rotation qui ramène ses bras vers son corps.

Phénomène météorologique au pouvoir destructeur (En programmation orientée objet, le destructeur d'une classe est une méthode lancée...) supérieur à celui d'un cyclone tropical (En météorologie, un cyclone tropical est un type de cyclone (dépression) qui prend...), mais heureusement limité dans le temps et dans l'espace, les tornades génèrent les vents les plus forts qui existent à la surface du globe, éclatant sporadiquement et avec fureur, tuant chaque année (Une année est une unité de temps exprimant la durée entre deux occurrences d'un évènement lié...) plus de personnes que tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou...) autre phénomène du genre. Les tornades sont classées selon les dégâts qu'elles provoquent et les vents qu'elles génèrent. L'échelle pour les classer était l'échelle de Fujita. Dernièrement l'échelle a été remodelée et s'appelle l'échelle de Fujita améliorée. Leurs diamètres peuvent varier de 20 m à plus de 2 km et laissent pour certains de très grandes traces (TRACES (TRAde Control and Expert System) est un réseau vétérinaire sanitaire de...) visibles depuis l'espace.

Comme les différents types de cyclones mentionnés antérieurement sont associés avec une masse nuageuse qui peut contenir des orages, des tornades peuvent donc y être imbriquées. On les retrouve le plus souvent dans les cyclones extratropicaux mais les cyclones tropicaux produisent également des tornades, en particulier à leur bordure externe après avoir touché terre car la friction y crée le cisaillement nécessaire.

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